JP6547077B2 - 投写型表示装置、投写型表示装置の制御方法、投写型表示装置の制御プログラム - Google Patents

投写型表示装置、投写型表示装置の制御方法、投写型表示装置の制御プログラム Download PDF

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Description

本発明は、投写型表示装置、投写型表示装置の制御方法、投写型表示装置の制御プログラムに関する。
自動車、電車、船舶、建設機械、航空機、又は、農作用機械等の乗り物のウインドシールドの手前付近に配置されるコンバイナをスクリーンとして用い、これに光を投写して画像を表示させる乗り物用のＨＵＤ（Ｈｅａｄ−ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）が知られている（特許文献１−４参照）。このＨＵＤによれば、ＨＵＤから投写された光に基づく画像を、スクリーン上で実像として、又は、スクリーン前方において虚像として、運転者に視認させることができる。
特許文献１，２には、コンバイナを使用位置と退避位置の間で電動により移動させるＨＵＤが記載されている。
特許文献３，４には、コンバイナを使用位置と退避位置の間で手動により移動させるＨＵＤが記載されている。このＨＵＤは、コンバイナを使用位置においてロックするためのロック機構を有している。このロック機構は手動でロックが解除される構成である。
日本国特開２００５−２９７６１９号公報 日本国特開２００６−２４８３２３号公報 日本国特開２００６−２７９８００号公報 日本国特開２００１−０５１２２８号公報
特許文献３，４に記載されているように、手動でコンバイナを移動させるＨＵＤにおいては、使用位置においてコンバイナが動かないようにロック機構を設けるのが一般的である。しかし、このようなロック機構は、利用者がロック解除のための手動操作を行うことでロックが解除される仕組みである。このため、ロック解除の作業が煩わしいという課題がある。
ロック機構を電気的に制御するいわゆる電磁ロックを採用した場合でも、利用者が操作ボタンの操作等によってロック解除の意思をシステムに伝える必要があり、ロック解除の作業の煩わしさを解消することはできない。
また、手動でコンバイナを移動させるＨＵＤにおいては、退避位置においてもコンバイナが動かないようにロック機構を設けることが考えられる。この場合も、このロック機構の解除が煩わしい。
ＨＵＤの起動に合わせてロック機構によるロックを電動で解除することも考えられるが、この場合には、ＨＵＤの起動中には退避位置でコンバイナをロックさせることができない、又は、退避位置でコンバイナをロックするための作業が必要になる。また、ＨＵＤの起動中は、コンバイナを退避位置に戻してしまうと、再び使用位置に戻すためには上述したロック解除作業が必要になる。
重機、建機、又は、農作用機械等の作業用機械では、自動車等の一般の車両とは異なり、車体が大きく揺れるため、コンバイナを所望の位置でロックすることが特に必要となる。しかし、上述してきたように、単純にロック機構を設けるだけでは、ＨＵＤの使い勝手を向上させることはできない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、作業用機械の運転者に負担をかけることなくコンバイナの位置を所望位置に固定して使い勝手を向上させることのできる投写型表示装置、投写型表示装置の制御方法、及び、投写型表示装置の制御プログラムを提供することを目的とする。
本発明の投写型表示装置は、作業機を有する作業用機械の運転室内に設置され、コンバイナを回動自在に支持するコンバイナ支持部と、上記コンバイナの回動を禁止するためのロック機構と、上記ロック機構を制御するロック機構制御部と、光源から出射される光を画像情報に基づいて空間変調し、上記空間変調された画像光を上記コンバイナ支持部により支持された上記コンバイナの投写面に投写して上記画像光に基づく画像を表示する投写表示部と、を備え、上記コンバイナ支持部は、上記コンバイナを、上記画像光の光路上に上記投写面が挿入される使用位置から、上記画像光の光路上から上記投写面が退避される退避位置まで回動自在に支持し、上記ロック機構制御部は、上記作業用機械の走行状態、又は、上記作業機の操作状態に基づいて上記ロック機構を制御するものである。
本発明の投写型表示装置の制御方法は、作業機を有する作業用機械の運転室内に設置されコンバイナを回動自在に支持するコンバイナ支持部と、上記コンバイナの回動を禁止するためのロック機構と、光源から出射される光を画像情報に基づいて空間変調し、上記空間変調された画像光を上記コンバイナ支持部により支持された上記コンバイナの投写面に投写して上記画像光に基づく画像を表示する投写表示部と、を有する投写型表示装置の制御方法であって、上記コンバイナ支持部は、上記コンバイナを、上記画像光の光路上に上記投写面が挿入される使用位置から、上記画像光の光路上から上記投写面が退避される退避位置まで回動自在に支持し、上記作業用機械の走行状態、又は、上記作業機の操作状態に基づいて上記ロック機構を制御するロック機構制御ステップを備えるものである。
本発明の投写型表示装置の制御プログラムは、作業機を有する作業用機械の運転室内に設置され、コンバイナを回動自在に支持するコンバイナ支持部と、上記コンバイナの回動を禁止するためのロック機構と、光源から出射される光を画像情報に基づいて空間変調し、上記空間変調された画像光を上記コンバイナ支持部により支持された上記コンバイナの投写面に投写して上記画像光に基づく画像を表示する投写表示部と、を有する投写型表示装置の制御プログラムであって、上記コンバイナ支持部は、上記コンバイナを、上記画像光の光路上に上記投写面が挿入される使用位置から、上記画像光の光路上から上記投写面が退避される退避位置まで回動自在に支持し、上記作業用機械の走行状態、又は、上記作業機の操作状態に基づいて上記ロック機構を制御するロック機構制御ステップをコンピュータに実行させるためのものである。
本発明によれば、作業用機械の運転者に負担をかけることなくコンバイナの位置を所望位置に固定して使い勝手を向上させることのできる投写型表示装置、投写型表示装置の制御方法、及び、投写型表示装置の制御プログラムを提供することができる。
本発明の投写型表示装置の一実施形態であるＨＵＤ１００を搭載する建設機械１の概略構成を示す模式図である。 図１に示す建設機械１における運転室５の内部構成例を示す模式図である。 図１に示す建設機械１における運転室５の運転席６からフロントウインドシールド１１を見た状態を示す模式図である。 図２及び図３に示すコンバイナ装着部１５とこれに装着されたコンバイナ１２を重力方向に見た模式図である。 図２及び図３に示すコンバイナ装着部１５とこれに装着されたコンバイナ１２を重力方向に見た模式図である。 図１及び図２に示す投写ユニット１０の内部構成を示す模式図である。 図６に示すシステム制御部６０の機能ブロック図である。 本実施形態のＨＵＤ１００の動作を説明するためのフローチャートである。 ＨＵＤ１００のコンバイナ装着部１５の変形例であるコンバイナ装着部１５０を示す模式図である。 図９に示すコンバイナ装着部１５０を有するＨＵＤ１００の動作を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の投写型表示装置の一実施形態であるＨＵＤ１００を搭載する建設機械１の概略構成を示す模式図である。
建設機械１は、油圧ショベルであって、下部走行体２、下部走行体２に旋回自在に支持される上部旋回体３、及び、上部旋回体３によって支持されたフロント作業部４等の各部から構成されている。下部走行体２及び上部旋回体３は建設機械１の本体部を構成する。
下部走行体２は、公道及び作業現場を走行するための金属製又はゴム製のクローラを備える。
上部旋回体３は、フロント作業部４を操作するための操作装置及び作業者が着座するための運転席６が設置される運転室５を備える。
運転室５には、作業者７が着座する運転席６の前方にフロントウインドシールド１１が設けられており、このフロントウインドシールド１１と運転席６の間にはコンバイナ１２が回動可能に設置されている。
投写型表示装置を構成する投写ユニット１０は、運転室５内に設置されており、コンバイナ１２に投写する画像光により、運転席６に着座する作業者７によってフロントウインドシールド１１前方において虚像を視認可能にするものである。
フロント作業部４は、上部旋回体３によって重力方向とこれに直交する方向（図中の上下方向）に移動自在に支持されたアーム４Ｃと、アーム４Ｃによってアーム４Ｃに対し回転自在に支持されたブーム４Ｂと、ブーム４Ｂによってブーム４Ｂに対して回転自在に支持されたバケット４Ａと、を備える。バケット４Ａは、地面又は搬出物等の作業対象物に対して直接接触可能な部分であり、作業機を構成する。
なお、バケット４Ａに代えて、鉄骨切断機、コンクリート圧砕機、つかみ機、又は、打撃式破砕具等の他の作業機がブーム４Ｂに装着された構成であってもよい。
バケット４Ａは、アーム４Ｃ及びブーム４Ｂを介して、運転室５に対して図中の上下方向に移動させることができる。また、バケット４Ａは、運転席６に着座する作業者の視線方向及び重力方向と直交する方向（図中の紙面に垂直な方向）を軸として回転可能となっている。また、ブーム４Ｂは、図中の紙面に垂直な方向を軸として回転可能となっている。
図２は、図１に示す建設機械１における運転室５の内部構成例を示す模式図である。
図２に示すように、ＨＵＤ１００は、投写ユニット１０とコンバイナ装着部１５とを備える。コンバイナ装着部１５は、運転室５の右サイドピラー１３に固定されている。コンバイナ装着部１５にはコンバイナ１２が着脱可能となっている。
投写ユニット１０は、作業者７が運転席６に着座した状態で、作業者７の上方かつ後方に設けられており、コンバイナ装着部１５に装着されたコンバイナ１２に画像光を投写する。
建設機械１の作業者７は、コンバイナ装着部１５に装着されたコンバイナ１２に投写され、ここで反射された画像光を見ることで、建設機械１による作業を支援するためのアイコン又は文字等の情報を虚像として視認することができる。また、コンバイナ１２は、投写ユニット１０から投写された画像光を反射すると同時に、外部（外界）からの光を透過する機能を持つ。このため、作業者は、投写ユニット１０から投写された画像光に基づく虚像を外界の景色に重ねて視認することができる。
ＨＵＤ１００は、図１の例では油圧ショベルに搭載されて用いられるが、運転席６前方において作業者が操作可能な作業機を搭載する作業用機械（例えば、ホイールローダー、ブルドーザ、モーターグレーダー、又は、フォークリフト等）であれば同様に搭載可能である。
図３は、図１に示す建設機械１における運転室５の運転席６からフロントウインドシールド１１を見た状態を示す模式図である。
運転室５は、フロントウインドシールド１１、右サイドウインドシールド２１、及び、左サイドウインドシールド２２に取り囲まれている。運転室５は、フロント作業部４の曲げ伸ばし及び上部旋回体３の旋回を操作するための左操作レバー２３及びフロント作業部４のバケット４Ａの掘削及び開放を操作するための右操作レバー２４等を運転席６周りに備える。
なお、左操作レバー２３と右操作レバー２４への操作機能の割り当ては一例であり、これに限定されるものではない。左操作レバー２３と右操作レバー２４は、バケット４Ａの移動、バケット４Ａによる掘削、及び、バケット４Ａの開放等のバケット４Ａの操作を行うための操作部材を構成する。
フロントウインドシールド１１と右サイドウインドシールド２１の間には右サイドピラー１３があり、この右サイドピラー１３にコンバイナ装着部１５が固定されている。
なお、建設機械１は、図示省略されているが、下部走行体２によって公道等を走行する際に操作される走行用のハンドル、アクセル、及び、ブレーキ等を備える。
図４及び図５は、図２及び図３に示すコンバイナ装着部１５とこれに装着されたコンバイナ１２を重力方向に見た模式図である。図４は、コンバイナ１２が使用位置にある状態を示している。図５は、コンバイナ１２が退避位置にある状態を示している。
コンバイナ装着部１５は、コンバイナ１２が着脱自在であり、かつ、重力方向に沿う軸を中心にして回動自在なトルクヒンジ等で構成される回動部１５Ａと、回動部１５Ａを支持しかつ回動部１５Ａの回動を禁止するためのロック機構１５Ｂと、回動部１５Ａを電動で回動させるための駆動部としてのモータ１５Ｃと、を備える。
回動部１５Ａは、ここに装着されたコンバイナ１２を図４に示す使用位置と図５に示す退避位置との間で回動自在に支持する。回動部１５Ａは、コンバイナ支持部を構成する。
使用位置とは、図４に示すように、投写ユニット１０から投写される画像光の光路１６上にコンバイナ１２の投写面１２Ａが挿入されて、この画像光に基づく虚像が作業者７によって視認可能となる状態のコンバイナ１２の位置を言う。
退避位置とは、図５に示すように、投写ユニット１０から投写される画像光の光路１６上からコンバイナ１２の投写面１２Ａが退避された位置を言う。
なお、回動部１５Ａは、モータ１５Ｃによって電動で回動可能であるが、モータ１５Ｃが作動していない状態では、コンバイナ１２に力が加わることで、コンバイナ１２を使用位置と退避位置の間で、手動によって移動させることができる。
ロック機構１５Ｂは、回動部１５Ａの回動を電磁的に禁止する電磁ロックによって構成されており、投写ユニット１０の後述するシステム制御部６０によって制御される。ロック機構１５Ｂは、コンバイナ１２が図４に示す使用位置にある状態と、コンバイナ１２が図５に示す退避位置にある状態とのそれぞれで回動部１５Ａの回動を禁止可能である。
図示省略されているが、コンバイナ装着部１５には、コンバイナ１２の位置が使用位置と退避位置のどちらにあるかを検出するための位置検出部が設けられている。例えば、位置検出部は、コンバイナ１２が使用位置にある場合に使用位置信号を出力するスイッチと、コンバイナ１２が退避位置にある場合に退避位置信号を出力するスイッチとにより構成される。
図６は、図１及び図２に示す投写ユニット１０の内部構成を示す模式図である。
投写ユニット１０は、光源ユニット４０と、光変調素子４４と、光変調素子４４を駆動する駆動部４５と、投写光学系４６と、拡散板４７と、反射ミラー４８と、拡大鏡４９と、光源ユニット４０及び駆動部４５を制御するシステム制御部６０と、フラッシュメモリ等の記憶媒体により構成される記憶部７０と、を備える。
光源ユニット４０は、光源制御部４０Ａと、赤色光を出射する赤色光源であるＲ光源４１ｒと、緑色光を出射する緑色光源であるＧ光源４１ｇと、青色光を出射する青色光源であるＢ光源４１ｂと、ダイクロイックプリズム４３と、Ｒ光源４１ｒとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｒと、Ｇ光源４１ｇとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｇと、Ｂ光源４１ｂとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｂと、を備えている。
ダイクロイックプリズム４３は、Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂの各々から出射される光を同一光路に導くための光学部材である。すなわち、ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｒによって平行光化された赤色光を透過させて光変調素子４４に出射する。また、ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｇによって平行光化された緑色光を反射させて光変調素子４４に出射する。さらに、ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｂによって平行光化された青色光を反射させて光変調素子４４に出射する。このような機能を持つ光学部材としては、ダイクロイックプリズムに限らない。例えば、クロスダイクロイックミラーを用いてもよい。
Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及び、Ｂ光源４１ｂは、それぞれ、レーザ又はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子が用いられる。Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及び、Ｂ光源４１ｂは、投写型表示装置の光源を構成する。本実施形態では、投写型表示装置の光源として、Ｒ光源４１ｒとＧ光源４１ｇとＢ光源４１ｂの３つの光源を含むものとしているが、光源の数は１つ、２つ、又は、４つ以上であってもよい。
光源制御部４０Ａは、Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及び、Ｂ光源４１ｂの各々の発光量を予め決められた発光量パターンに設定し、この発光量パターンに従ってＲ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及び、Ｂ光源４１ｂから光を順次出射させる制御を行う。
光変調素子４４は、ダイクロイックプリズム４３から出射された光を画像情報に基づいて空間変調し、空間変調した光（赤色画像光、青色画像光、及び緑色画像光）を投写光学系４６に出射する。
光変調素子４４としては、例えば、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子、又は、液晶表示素子等を用いることができる。
駆動部４５は、システム制御部６０から入力される画像情報に基づいて光変調素子４４を駆動し、画像情報に応じた光（赤色画像光、青色画像光、及び緑色画像光）を投写光学系４６に出射させる。
光変調素子４４と駆動部４５は投写型表示装置の光変調部を構成する。
投写光学系４６は、光源ユニット４０の光変調素子４４から出射された光を、拡散板４７に投写するための光学系である。この光学系は、レンズに限らず、スキャナを用いることもできる。例えば、走査型スキャナから出射された光を拡散板４７で拡散させて面光源化してもよい。
反射ミラー４８は、拡散板４７で拡散された光を拡大鏡４９側に反射させる。
拡大鏡４９は、反射ミラー４８で反射されてきた光に基づく像を拡大させてコンバイナ１２に投写する。
光源ユニット４０、光変調素子４４、駆動部４５、投写光学系４６、拡散板４７、反射ミラー４８、及び、拡大鏡４９は、Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及び、Ｂ光源４１ｂから出射される光を、システム制御部６０から入力された画像情報に基づいて空間変調し、空間変調して得られた画像光をコンバイナ装着部１５に装着されたコンバイナ１２に投写してこの画像光に基づく虚像を表示する投写表示部５０を構成する。
システム制御部６０は、光源制御部４０Ａ及び駆動部４５を制御して、画像情報に基づく画像光を、投写光学系４６を介して拡散板４７に出射させる。
図６に示した拡散板４７、反射ミラー４８、及び、拡大鏡４９は、コンバイナ１２に投写された画像光に基づく画像が、コンバイナ１２前方の位置において虚像として視認可能となるように光学設計がなされている。
システム制御部６０は、各種のプロセッサを主体に構成されており、プロセッサの実行するプログラム等が記憶されるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びワークメモリとしてのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。
この各種のプロセッサとしては、プログラムを実行して各種処理を行う汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｓｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＰＬＤ）、又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。
これら各種のプロセッサの構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
システム制御部６０のプロセッサは、各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせ又はＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。
記憶部７０は複数の作業支援情報を記憶している。作業支援情報とは、作業者が作業中に注視することの多いバケット４Ａの近傍に表示させることで作業を効率的に進めることを支援する情報等である。作業支援情報は、例えば、バケット４Ａによる掘削方向を示す文字又は矢印、掘削量（○○ｍ）を示す文字又は目盛、注意喚起を行うための警告情報、等である。
図６に示す車体制御部８１は、建設機械１を統括制御するものであり、建設機械１に設けられた図示省略のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機からの位置情報、建設機械１の走行速度の情報、建設機械１のアーム４Ｃ、ブーム４Ｂ、又は、バケット４Ａの操作の有無を示す情報、建設機械１の上部旋回体３の旋回操作の有無を示す情報等をシステム制御部６０に入力する。
図７は、図６に示すシステム制御部６０の機能ブロック図である。
システム制御部６０は、操作状態判定部６１と、走行状態判定部６２と、ロック機構制御部６３と、コンバイナ位置制御部６４と、表示制御部６５と、を備える。操作状態判定部６１、走行状態判定部６２、ロック機構制御部６３、コンバイナ位置制御部６４、及び、表示制御部６５は、システム制御部６０のプロセッサがＲＯＭに記憶された制御プログラムを含むプログラムを実行することで形成される機能ブロックである。
操作状態判定部６１は、車体制御部８１から入力されたアーム４Ｃ、ブーム４Ｂ、又は、バケット４Ａの操作の有無を示す情報と、上部旋回体３の旋回の有無を示す情報とに基づいて、バケット４Ａの操作状態を判定する。
バケット４Ａの操作状態とは、バケット４Ａの操作（バケット４Ａの掘削操作、バケット４Ａの解放操作、又は、バケット４Ａを移動させるための操作（ブーム４Ｂの操作、アーム４Ｃの操作、又は、上部旋回体３の旋回操作））が行われている有操作状態と、バケット４Ａの操作が行われていない無操作状態と、を含む。
操作状態判定部６１は、バケット４Ａの掘削操作又は解放操作がなされていることを示す情報が入力された場合、ブーム４Ｂ又はアーム４Ｃが操作されていることを示す情報が入力された場合、又は、上部旋回体３が旋回操作されていることを示す情報が入力された場合には、バケット４Ａの操作状態を有操作状態と判定する。
操作状態判定部６１は、バケット４Ａの掘削操作又は解放操作がなされていることを示す情報、ブーム４Ｂ又はアーム４Ｃが操作されていることを示す情報、及び、上部旋回体３が旋回操作されていることを示す情報の入力がなされていない場合には、バケット４Ａの操作状態を無操作状態と判定する。
なお、建設機械１において、バケット４Ａの操作を行うための操作部材（図３の左操作レバー２３及び右操作レバー２４）に物体との接触を検知するセンサを設けておき、操作状態判定部６１は、このセンサからの情報に基づいて、バケット４Ａの操作状態を判定してもよい。
具体的には、操作状態判定部６１は、このセンサから物体との接触を検知したことを示す情報が入力された場合には、バケット４Ａの操作状態を有操作状態と判定し、このセンサから物体との接触を検知したことを示す情報が入力されていない場合には、バケット４Ａの操作状態を無操作状態と判定する。
走行状態判定部６２は、車体制御部８１から入力される現在位置の情報又は走行速度の情報に基づいて建設機械１の走行状態を判定する。建設機械１の走行状態とは、停止中と移動中とを含む。
停止中とは、建設機械１の走行速度又は建設機械１の位置変化量が閾値以下となる状態、すなわち、建設機械１が停止していたり、作業現場において作業の過程で細かく移動していたりする状態をいう。
移動中とは、建設機械１の走行速度又は建設機械１の位置変化量が閾値を超える状態、すなわち、建設機械１がある地点から予め決められた距離を超える距離だけ離れた別の地点に例えば公道を走って移動している状態をいう。
なお、走行状態判定部６２は、建設機械１に設けられたＧＰＳ受信機からの位置情報に基づいて建設機械１の走行速度を算出し、算出した走行速度に基づいて走行状態を判定してもよい。
ロック機構制御部６３は、操作状態判定部６１によって判定されたバケット４Ａの操作状態、又は、走行状態判定部６２によって判定された建設機械１の走行状態に基づいてロック機構１５Ｂを制御する。
コンバイナ位置制御部６４は、モータ１５Ｃを制御して、回動部１５Ａに装着されたコンバイナ１２の位置を制御する。
表示制御部６５は、駆動部４５に入力する画像情報を制御して投写表示部５０により表示させる虚像を制御する。表示制御部６５は、この画像情報に記憶部７０から読み出した作業支援情報を含めることで、作業支援情報に基づく虚像を投写表示部５０によって表示させる。
図８は、本実施形態のＨＵＤ１００の動作を説明するためのフローチャートである。
まず、システム制御部６０は、コンバイナ装着部１５の位置検出部から出力される信号に基づいてコンバイナ１２の位置を検出する（ステップＳ１）。
次に、ロック機構制御部６３は、ステップＳ１で検出された位置が退避位置であるかを判定する（ステップＳ２）。
コンバイナ１２の位置が退避位置であった場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）には、建設機械１の走行状態が移動中であるか否かが走行状態判定部６２によって判定される（ステップＳ３）。
建設機械１の走行状態が移動中であった場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）には、ロック機構制御部６３は、ロック機構１５Ｂを作動させて回動部１５Ａの回動を禁止し、コンバイナ１２の位置を退避位置にロックする（ステップＳ４）。
一方、建設機械１の走行状態が停止中であった場合（ステップＳ３：ＮＯ）には、ロック機構制御部６３は、ロック機構１５Ｂを作動させず、回動部１５Ａの回動を許可した状態に制御し、コンバイナ１２の位置をアンロックする（ステップＳ５）。ステップＳ５の後はステップＳ１に処理が戻る。
ステップＳ２において、コンバイナ１２の位置が使用位置であった場合（ステップＳ２：ＮＯ）には、建設機械１の走行状態が移動中であるか否かが走行状態判定部６２によって判定される（ステップＳ６）。
建設機械１の走行状態が移動中であった場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）には、コンバイナ位置制御部６４がモータ１５Ｃを制御して回動部１５Ａを回動させて、コンバイナ１２を退避位置に移動させる（ステップＳ７）。ステップＳ７の後は、ロック機構制御部６３によりコンバイナ１２が退避位置にロックされる（ステップＳ４）。ステップＳ４の後はステップＳ１に処理が戻る。
一方、建設機械１の走行状態が停止中であった場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、バケット４Ａの操作状態が有操作状態であるか否かが操作状態判定部６１によって判定される（ステップＳ８）。
バケット４Ａの操作状態が有操作状態であった場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）には、ロック機構制御部６３は、ロック機構１５Ｂを作動させて回動部１５Ａの回動を禁止し、コンバイナ１２の位置を使用位置にロックする（ステップＳ９）。ステップＳ９の後はステップＳ１に処理が戻る。
一方、バケット４Ａの操作状態が無操作状態であった場合（ステップＳ８：ＮＯ）には、ロック機構制御部６３は、ロック機構１５Ｂを作動させず、回動部１５Ａの回動を許可した状態に制御し、コンバイナ１２の位置をアンロックする（ステップＳ５）。
以上のように、ＨＵＤ１００によれば、コンバイナ１２が退避位置にありかつ建設機械１が作業以外を目的として移動されている場合には、ロック機構１５Ｂによってコンバイナ１２の位置が退避位置にロックされる。このため、建設機械１が移動しているときに、車体の振動等によってコンバイナ１２が退避位置と使用位置の間で移動してしまうのを防ぐことができる。したがって、建設機械１の移動中は、フロントウインドシールド１１前方を、コンバイナ１２を通さずに確認することができ、視界を良好なものとすることができる。この結果、建設機械１の移動中の安全性を向上させることができる。
また、ＨＵＤ１００によれば、コンバイナ１２が退避位置にあり、かつ、建設機械１が例えば停止している場合には、コンバイナ１２の位置はロックされない。このため、作業者は、コンバイナ１２を退避位置から使用位置に移動させてから作業を開始したり、作業を一時中断してコンバイナ１２を使用位置から退避位置に移動させたりといったことができ、コンバイナ１２の位置を作業者の意図に合わせて柔軟に変更することが可能となる。
また、ＨＵＤ１００によれば、コンバイナ１２が使用位置にあり、かつ、建設機械１が移動している場合には、コンバイナ１２が退避位置に移動されてロックされる。つまり、作業者が作業を終了して建設機械１で作業現場を離れる際に、コンバイナ１２を使用位置のままにしていた場合でも、建設機械１が移動を開始することでコンバイナ１２が自動で退避位置に移動されてロックされる。このため、作業者に負担をかけることなく、移動中の前方視界を良好なものとすることができる。
また、ＨＵＤ１００によれば、コンバイナ１２が使用位置にあり、かつ、バケット４Ａの操作が行われている有操作状態では、ロック機構１５Ｂによってコンバイナ１２の位置が使用位置にロックされる。このため、作業中の車体の振動等によってコンバイナ１２が退避位置と使用位置の間で移動してしまうのを防ぐことができ、ＨＵＤ１００によって表示される虚像の視認性を向上させることができ、作業効率の向上を図ることができる。
また、ＨＵＤ１００によれば、コンバイナ１２が使用位置にあり、かつ、建設機械１が例えば停止中であり、かつ、バケット４Ａの操作がなされていない無操作状態では、コンバイナ１２の位置はロックされない。このため、作業中であっても、作業を一時中断してコンバイナ１２を退避位置に移動させて前方を詳細に確認するといったことが可能となり、作業効率の向上を図ることができる。
なお、図８に示す動作において、ステップＳ６及びステップＳ７の処理は必須ではなく省略してもよい。つまり、図８において、ステップＳ２の判定がＮＯの場合にはステップＳ８の処理が行われてもよい。
また、図８に示す動作において、ステップＳ８及びステップＳ９の処理は必須ではなく省略してもよい。つまり、図８において、ステップＳ６の判定がＮＯの場合にはステップＳ５の処理が行われてもよい。
また、図８において、ステップＳ３の判定がＮＯとなった場合に、コンバイナ位置制御部６４がモータ１５Ｃを制御して回動部１５Ａを回動して、コンバイナ１２を使用位置に移動させ、その後、ステップＳ５の処理が行われてもよい。
図９は、ＨＵＤ１００のコンバイナ装着部１５の変形例であるコンバイナ装着部１５０を示す模式図である。
コンバイナ装着部１５０は、回動部１５Ａに無線タグリーダ１５Ｄが追加された点を除いてはコンバイナ装着部１５と同じ構成である。コンバイナ装着部１５０に装着されるコンバイナ１２には、コンバイナ１２を識別するための識別情報を記憶する無線タグ１２Ｂが固定されている。
コンバイナ装着部１５０は、透過率の異なる複数のコンバイナ１２のいずれかを装着可能となっている。そして、コンバイナ装着部１５０に装着可能なコンバイナには全て識別情報を記憶した無線タグ１２Ｂが固定されている。無線タグリーダ１５Ｄは、コンバイナ装着部１５０に装着されたコンバイナ１２の無線タグ１２Ｂに記憶されている識別情報を読み出してシステム制御部６０に転送する。
図１０は、図９に示すコンバイナ装着部１５０を有するＨＵＤ１００の動作を説明するためのフローチャートである。図１０において図８と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。なお、図１０のフローチャートでは、コンバイナ装着部１５０に装着可能なコンバイナ１２として第一のコンバイナ及び第二のコンバイナの２つが存在し、第一のコンバイナの透過率は閾値以下であり、第二のコンバイナの透過率は閾値を超えているものとして説明する。
ステップＳ６の判定で走行状態が移動中であると判定されると、コンバイナ位置制御部６４は、無線タグリーダ１５Ｄから入力された識別情報に基づいてコンバイナ装着部１５０に装着されているコンバイナ１２を識別する（ステップＳ１０）。そして、コンバイナ位置制御部６４は、識別したコンバイナ１２が第一のコンバイナであった場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）にはステップＳ７に処理を移行し、識別したコンバイナ１２が第二のコンバイナであった場合（ステップＳ１０：ＮＯ）にはステップＳ９に処理を移行する。
このように、コンバイナ１２が使用位置にありかつ建設機械１の走行状態が移動中であっても、コンバイナ装着部１５０に装着されているコンバイナの透過率が低く前方視界が低下すると予測される場合にのみステップＳ７の処理を行うことで、コンバイナ１２の位置変更に要する電力消費を削減することができる。また、透過率の低いコンバイナが装着されている場合には、移動中の前方視界を確保して安全性を向上させることができる。
なお、図１０において、ステップＳ１０の判定がＮＯの場合にステップＳ５に処理が移行されてもよい。この場合には、移動中において手動でコンバイナ１２を移動させることができるため、状況に合わせてコンバイナ１２を移動させることができ、移動中の安全性を向上させることができる。
図１０の例ではコンバイナ装着部１５０に装着可能なコンバイナの数を２つとしたが、この数は３つ以上でもよい。３つ以上のコンバイナを装着可能な場合には、ステップＳ１０において、透過率が閾値以下となるコンバイナが装着されているか否かを判定し、透過率が閾値以下となるコンバイナが装着されている場合にはステップＳ７の処理を行い、透過率が閾値を超えるコンバイナが装着されている場合にはステップＳ９又はステップＳ５の処理を行えばよい。
以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。
（１） 作業機を有する作業用機械の運転室内に設置され、コンバイナを回動自在に支持するコンバイナ支持部と、上記コンバイナの回動を禁止するためのロック機構と、上記ロック機構を制御するロック機構制御部と、光源から出射される光を画像情報に基づいて空間変調し、上記空間変調された画像光を上記コンバイナ支持部により支持された上記コンバイナの投写面に投写して上記画像光に基づく画像を表示する投写表示部と、を備え、上記コンバイナ支持部は、上記コンバイナを、上記画像光の光路上に上記投写面が挿入される使用位置から、上記画像光の光路上から上記投写面が退避される退避位置まで回動自在に支持し、上記ロック機構制御部は、上記作業用機械の走行状態、又は、上記作業機の操作状態に基づいて上記ロック機構を制御する投写型表示装置。
（２） （１）記載の投写型表示装置であって、上記ロック機構制御部は、上記コンバイナが上記退避位置にあり、かつ、上記作業用機械が移動中である場合には、上記ロック機構を作動させて上記コンバイナの回動を禁止する投写型表示装置。
（３） （２）記載の投写型表示装置であって、上記コンバイナ支持部は、上記コンバイナを電動で回動させるための駆動部を含み、上記コンバイナが上記使用位置にあり、かつ、上記作業用機械が移動中である場合には、上記駆動部を駆動して上記コンバイナを上記退避位置に制御するコンバイナ位置制御部を更に備える投写型表示装置。
（４） （２）記載の投写型表示装置であって、上記コンバイナ支持部は、上記コンバイナを電動で回動させるための駆動部を含み、かつ、透過率の異なる複数の上記コンバイナのいずれかを着脱可能に支持し、透過率が閾値以下となる上記コンバイナが上記コンバイナ支持部により支持されており、かつ、そのコンバイナが上記使用位置にあり、かつ、上記作業用機械が移動中である場合に、上記駆動部を駆動して上記コンバイナを上記退避位置に制御するコンバイナ位置制御部を更に備える投写型表示装置。
（５） （１）記載の投写型表示装置であって、上記ロック機構制御部は、上記コンバイナが上記使用位置にあり、かつ、上記作業機が操作されている場合には、上記ロック機構を作動させて上記コンバイナの回動を禁止する投写型表示装置。
（６） （５）記載の投写型表示装置であって、上記作業用機械に搭載される上記作業機を操作するための操作部材への物体の接触が検知された場合に上記作業機が操作されている状態であると判定する操作状態判定部を更に備える投写型表示装置。
（７） 作業機を有する作業用機械の運転室内に設置されコンバイナを回動自在に支持するコンバイナ支持部と、上記コンバイナの回動を禁止するためのロック機構と、光源から出射される光を画像情報に基づいて空間変調し、上記空間変調された画像光を上記コンバイナ支持部により支持された上記コンバイナの投写面に投写して上記画像光に基づく画像を表示する投写表示部と、を有する投写型表示装置の制御方法であって、上記コンバイナ支持部は、上記コンバイナを、上記画像光の光路上に上記投写面が挿入される使用位置から、上記画像光の光路上から上記投写面が退避される退避位置まで回動自在に支持し、上記作業用機械の走行状態、又は、上記作業機の操作状態に基づいて上記ロック機構を制御するロック機構制御ステップを備える投写型表示装置の制御方法。
（８） （７）記載の投写型表示装置の制御方法であって、上記ロック機構制御ステップでは、上記コンバイナが上記退避位置にあり、かつ、上記作業用機械が移動中である場合に、上記ロック機構を作動させて上記コンバイナの回動を禁止する投写型表示装置の制御方法。
（９） （８）記載の投写型表示装置の制御方法であって、上記コンバイナ支持部は、上記コンバイナを電動で回動させるための駆動部を含み、上記コンバイナが上記使用位置にあり、かつ、上記作業用機械が移動中である場合に、上記駆動部を駆動して上記コンバイナを上記退避位置に制御するコンバイナ位置制御ステップを更に備える投写型表示装置の制御方法。
（１０） （８）記載の投写型表示装置の制御方法であって、上記コンバイナ支持部は、上記コンバイナを電動で回動させるための駆動部を含み、かつ、透過率の異なる複数の上記コンバイナのいずれかを着脱可能に支持し、透過率が閾値以下となる上記コンバイナが上記コンバイナ支持部により支持されており、かつ、そのコンバイナが上記使用位置にあり、かつ、上記作業用機械が移動中である場合に、上記駆動部を駆動して上記コンバイナを上記退避位置に制御するコンバイナ位置制御ステップを更に備える投写型表示装置の制御方法。
（１１） （７）記載の投写型表示装置の制御方法であって、上記ロック機構制御ステップでは、上記コンバイナが上記使用位置にあり、かつ、上記作業機が操作されている場合に、上記ロック機構を作動させて上記コンバイナの回動を禁止する投写型表示装置の制御方法。
（１２） （１１）記載の投写型表示装置の制御方法であって、上記作業用機械に搭載される上記作業機を操作するための操作部材への物体の接触が検知された場合に上記作業機が操作されている状態であると判定する操作状態判定ステップを更に備える投写型表示装置の制御方法。
（１３） 作業機を有する作業用機械の運転室内に設置され、コンバイナを回動自在に支持するコンバイナ支持部と、上記コンバイナの回動を禁止するためのロック機構と、光源から出射される光を画像情報に基づいて空間変調し、上記空間変調された画像光を上記コンバイナ支持部により支持された上記コンバイナの投写面に投写して上記画像光に基づく画像を表示する投写表示部と、を有する投写型表示装置の制御プログラムであって、上記コンバイナ支持部は、上記コンバイナを、上記画像光の光路上に上記投写面が挿入される使用位置から、上記画像光の光路上から上記投写面が退避される退避位置まで回動自在に支持し、上記作業用機械の走行状態、又は、上記作業機の操作状態に基づいて上記ロック機構を制御するロック機構制御ステップをコンピュータに実行させるための投写型表示装置の制御プログラム。
本発明によれば、作業用機械の運転者に負担をかけることなくコンバイナの位置を所望位置に固定して使い勝手を向上させることのできる投写型表示装置、投写型表示装置の制御方法、及び、投写型表示装置の制御プログラムを提供することができる。
以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、開示された発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本出願は、２０１６年１２月２１日出願の日本特許出願（特願２０１６−２４８１１９）に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。
１００ ＨＵＤ
１ 建設機械
２ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ フロント作業部
４Ａ バケット
４Ｂ ブーム
４Ｃ アーム
５ 運転室
６ 運転席
７ 作業者
１０ 投写ユニット
１１ フロントウインドシールド
１２ コンバイナ
１２Ａ 投写面
１２Ｂ 無線タグ
１３ 右サイドピラー
１５，１５０ コンバイナ装着部
１５Ａ 回動部
１５Ｂ ロック機構
１５Ｃ モータ
１５Ｄ 無線タグリーダ
１６ 光路
２１ 右サイドウインドシールド
２２ 左サイドウインドシールド
２３ 左操作レバー
２４ 右操作レバー
４０ 光源ユニット
４０Ａ 光源制御部
４１ｒ Ｒ光源
４１ｇ Ｇ光源
４１ｂ Ｂ光源
４２ｒ、４２ｇ、４２ｂ コリメータレンズ
４３ ダイクロイックプリズム
４４ 光変調素子
４５ 駆動部
４６ 投写光学系
４７ 拡散板
４８ 反射ミラー
４９ 拡大鏡
５０ 投写表示部
６０ システム制御部
６１ 操作状態判定部
６２ 走行状態判定部
６３ ロック機構制御部
６４ コンバイナ位置制御部
６５ 表示制御部
７０ 記憶部
８０ センサ群
８１ 車体制御部

Claims (13)

  1. 作業機を有する作業用機械の運転室内に設置され、コンバイナを回動自在に支持するコンバイナ支持部と、
    前記コンバイナの回動を禁止するためのロック機構と、
    前記ロック機構を制御するロック機構制御部と、
    光源から出射される光を画像情報に基づいて空間変調し、前記空間変調された画像光を前記コンバイナ支持部により支持された前記コンバイナの投写面に投写して前記画像光に基づく画像を表示する投写表示部と、を備え、
    前記コンバイナ支持部は、前記コンバイナを、前記画像光の光路上に前記投写面が挿入される使用位置から、前記画像光の光路上から前記投写面が退避される退避位置まで回動自在に支持し、
    前記ロック機構制御部は、前記作業用機械の走行状態、又は、前記作業機の操作状態に基づいて前記ロック機構を制御する投写型表示装置。
  2. 請求項１記載の投写型表示装置であって、
    前記ロック機構制御部は、前記コンバイナが前記退避位置にあり、かつ、前記作業用機械が移動中である場合には、前記ロック機構を作動させて前記コンバイナの回動を禁止する投写型表示装置。
  3. 請求項２記載の投写型表示装置であって、
    前記コンバイナ支持部は、前記コンバイナを電動で回動させるための駆動部を含み、
    前記コンバイナが前記使用位置にあり、かつ、前記作業用機械が移動中である場合には、前記駆動部を駆動して前記コンバイナを前記退避位置に制御するコンバイナ位置制御部を更に備える投写型表示装置。
  4. 請求項２記載の投写型表示装置であって、
    前記コンバイナ支持部は、前記コンバイナを電動で回動させるための駆動部を含み、かつ、透過率の異なる複数の前記コンバイナのいずれかを着脱可能に支持し、
    透過率が閾値以下となる前記コンバイナが前記コンバイナ支持部により支持されており、かつ、当該コンバイナが前記使用位置にあり、かつ、前記作業用機械が移動中である場合に、前記駆動部を駆動して前記コンバイナを前記退避位置に制御するコンバイナ位置制御部を更に備える投写型表示装置。
  5. 請求項１記載の投写型表示装置であって、
    前記ロック機構制御部は、前記コンバイナが前記使用位置にあり、かつ、前記作業機が操作されている場合には、前記ロック機構を作動させて前記コンバイナの回動を禁止する投写型表示装置。
  6. 請求項５記載の投写型表示装置であって、
    前記作業用機械に搭載される前記作業機を操作するための操作部材への物体の接触が検知された場合に前記作業機が操作されている状態であると判定する操作状態判定部を更に備える投写型表示装置。
  7. 作業機を有する作業用機械の運転室内に設置されコンバイナを回動自在に支持するコンバイナ支持部と、前記コンバイナの回動を禁止するためのロック機構と、光源から出射される光を画像情報に基づいて空間変調し、前記空間変調された画像光を前記コンバイナ支持部により支持された前記コンバイナの投写面に投写して前記画像光に基づく画像を表示する投写表示部と、を有する投写型表示装置の制御方法であって、
    前記コンバイナ支持部は、前記コンバイナを、前記画像光の光路上に前記投写面が挿入される使用位置から、前記画像光の光路上から前記投写面が退避される退避位置まで回動自在に支持し、
    前記作業用機械の走行状態、又は、前記作業機の操作状態に基づいて前記ロック機構を制御するロック機構制御ステップを備える投写型表示装置の制御方法。
  8. 請求項７記載の投写型表示装置の制御方法であって、
    前記ロック機構制御ステップでは、前記コンバイナが前記退避位置にあり、かつ、前記作業用機械が移動中である場合に、前記ロック機構を作動させて前記コンバイナの回動を禁止する投写型表示装置の制御方法。
  9. 請求項８記載の投写型表示装置の制御方法であって、
    前記コンバイナ支持部は、前記コンバイナを電動で回動させるための駆動部を含み、
    前記コンバイナが前記使用位置にあり、かつ、前記作業用機械が移動中である場合に、前記駆動部を駆動して前記コンバイナを前記退避位置に制御するコンバイナ位置制御ステップを更に備える投写型表示装置の制御方法。
  10. 請求項８記載の投写型表示装置の制御方法であって、
    前記コンバイナ支持部は、前記コンバイナを電動で回動させるための駆動部を含み、かつ、透過率の異なる複数の前記コンバイナのいずれかを着脱可能に支持し、
    透過率が閾値以下となる前記コンバイナが前記コンバイナ支持部により支持されており、かつ、当該コンバイナが前記使用位置にあり、かつ、前記作業用機械が移動中である場合に、前記駆動部を駆動して前記コンバイナを前記退避位置に制御するコンバイナ位置制御ステップを更に備える投写型表示装置の制御方法。
  11. 請求項７記載の投写型表示装置の制御方法であって、
    前記ロック機構制御ステップでは、前記コンバイナが前記使用位置にあり、かつ、前記作業機が操作されている場合に、前記ロック機構を作動させて前記コンバイナの回動を禁止する投写型表示装置の制御方法。
  12. 請求項１１記載の投写型表示装置の制御方法であって、
    前記作業用機械に搭載される前記作業機を操作するための操作部材への物体の接触が検知された場合に前記作業機が操作されている状態であると判定する操作状態判定ステップを更に備える投写型表示装置の制御方法。
  13. 作業機を有する作業用機械の運転室内に設置され、コンバイナを回動自在に支持するコンバイナ支持部と、前記コンバイナの回動を禁止するためのロック機構と、光源から出射される光を画像情報に基づいて空間変調し、前記空間変調された画像光を前記コンバイナ支持部により支持された前記コンバイナの投写面に投写して前記画像光に基づく画像を表示する投写表示部と、を有する投写型表示装置の制御プログラムであって、
    前記コンバイナ支持部は、前記コンバイナを、前記画像光の光路上に前記投写面が挿入される使用位置から、前記画像光の光路上から前記投写面が退避される退避位置まで回動自在に支持し、
    前記作業用機械の走行状態、又は、前記作業機の操作状態に基づいて前記ロック機構を制御するロック機構制御ステップをコンピュータに実行させるための投写型表示装置の制御プログラム。
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